Электронная газоразрядная пушка

Ь..; т11%

1 (.

О П И . С. А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1н692430

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 20.04.78 (21) 2606633/18-25 с присоединением заявки ¹вЂ” Я)М. Кл.

Н 01 У 3/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовайо 07.1080. Бюллетень ¹ 37

Дата опубликования описания 23. 10. 80 (53) УДК б 2 1 . 38 7 . .424 (088 . 8) (72) Авторы — изобретения

В. A. Горелов и A. И. Данилевич (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННАЯ -ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ПУШКА

Изобретение относится к области электротехники, в частности к газоразрядным устройствам, предназначенным для создания электронного пучка, и может быть использовано в установ- 5 ках для визуализации разреженных газовых потоков.

Известна газоразрядная ячейка, содержащая три электрода: кадод, анод и диафрагму с прямоугольным отверс- т0 тием (1). Ячейка позволяет получать плоский ленточный электронный пучок, Однако низкая плотность тока и малый суммарный ток пучка (порядка 10 А) не позволяет использовать его для 15 визуализации кратковременных течений газа.

Наиболее близкой к предложенной является электронная гаэораэрядная пушка, содержащая катод, анод с от- 20 верстием или-щелью и высоковольтный источник питания (2). Эта пушка также обладает отмеченным выше недостатком.

Целью изобретения является повышение плотности и величины тока в 25 пучке.

Цель достигается тем, что в предлагаемой пушке анод установлен на расстоянии 0,6-1,0 трлщины прикатодного слоя потенциала на рассчетном З0

/ 2

:режиме, а поперечные размеры отверс,тия или щели в аноде составляют

0,7-1,25- расстояния между катодом или анодом.

-На чертеже показана конструктивная схема предлагаез4бй пушки.

Пушка содержит катод 1, анод 2, .выполненный в виде диафрагмы с прямоугольным пазом (плоскость диафрагмы параллельна плоскости катода), изоляцию 3, токоподводящий кабель 4.

Электронный пучок условно показан линиями 5. Расстояние d между катодом и плоскостью диафрагмы равно

0,6-1 толщины прикатодного слоя dq а ширина h паза составляет (0,71,25)d. Электронная пушка помещена в .откачиваемый объем с давлением газа в диапазоне 5-50 Па.

Гаэораэрядная электронная пушка работает следующим образом.

На катод 1 подается отрицательный прямоугольный импульс напряжением U=8-25 кВ и длительностью

1-1 00 мкс от генератора импульсов с малым выходным сопротивлением.

При давлении газа в диапазоне 5-50Па между анодом 2 и катодом 1 реализуется высоковольтный импульсный тлеющий разряд, генерирующий мощный пучок

692430

5 высокоэнергетических электронов.

Ток пучка при этом достигает значений 1-10 Е;. Энергия электродов в пучке соответствует приложенному напряжению 8-25 кэВ.

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что режим получения плоского пучка (режим сжатия) требует выполнения условия dad< Для применяемых диапазонов давлений 5-50 Па и напряжений

8-25 кВ нижняя граница d из условия получения достаточно интенсивных пучков установлена 4>0,6 d>. Можно сформулировать модель явленйя сжатия пучка следующим образом. При dcd грани9 ца плазмы разряда, обладающая потенци- t3 алом, близким к анодному, в районе паза отодвигается от плоскости анода.

Электрическое поле в межэлектродном промежутке становится неоднородным.

Неоднородность соответствует электро- Яф статической линзе и приводит к фокусировке ионного пучка, движущегося к катоду из области плазмы, и к сужению эмиссионного пятна на катоде . Явление сжатия. пучка по характеру про- д цессов отлично от известного явления газовой фокусировки электронных пучков .

При h/d ) 1-, 25 неоднородность поля . становится незначительной и режим сжатия переходит в режим заполняющего пучка. При h/d(0,7 интенсивность выходящего электронного пучка ослабевает вплоть до нуля из-за прекращения ионной бомбардировки катода в зоне диафрагмы. Поэтому для.создания интенсивных плоских электронных пучков следует ограничить ширину паза соотношением 0,7+h/d 1,25

На опытных образцах электронной газоразрядной пушки при размерах па- 4О за 160 10 мм и расстоянии /=11 мм получен плоский пучок в виде ленты шириной 150 мм и толщиной 1-5 мм (по фотографиям флуоресцентного свечения на мишени). С помощью коллекторов 4

Фарадея с прямоугольной щелью исследовано распределение плотности тока по ширине и толщине ленты пучка. Получено, что фактически эффективная толщина пучка 0 <3 мм. Исследования по другим координатам плоского электронного Пучка показали, что пучок практически однороден по ширине ленты пучка. Однородность пучка, малая толщина и большая ширина ленты пучка в сочетании с высокой мощностью (порядка 10 кВт) позволяют, например, произвести визуализацию сложных течений в импульсных и ударных аэродинамических трубах, а также в условиях нестационарных быстропротекающих процессов с хорошим временным разрешением. В приведенных экспериментах с опытным образцом газоразрядной пушки зарегистрировано достаточно интенсивное излучение воздуха, возбуждаемого плоским электронным пучком, позволяющее произвести визуализацию и количественные измерения плотности за время порядка 10 -10 с.

Таким образом, по сравнению с прототипом устройство обеспечивает существенно больший ток электронного пучка.

Формула изобретения

Электронная газоразрядная пушка, содержащая катод, анод с отверстием и высоковольтный источник питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения плотности и величины тока в пучке, анод установлен на расстоянии 0,6-1,0 толщины прикатодного слоя потенциала на расчетном режиме, а поперечные размеры отверстия или щели в аноде составляют

0,7-1,25 расстояния между катодом и анодом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Журнал технической физики, т. 44, 1974, вып. 8, с. 1669.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 177553, кл. Н 01 3 37/06, 1963 (прототип) .

692430

Составитель В. Ким

Редактор Е. Меоропова ТехредН.БабуркаКорректор Е; Папп

Заказ 8666/72 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Гбсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,- Москва, Ж-35, Рау аская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент ", г . Ужгород, Ул . Проектная, 4